基于关键截面动挠度分析的桥梁预警模型和分级设置研究
桥梁共振和预防
列车-桥梁共振研究的现状与发展趋势及预防共振的措施列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动, 而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动, 这种相互作用、相互影响的问题就就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
人类自1825 年建成第一条铁路以来, 便开始了对列车与桥梁相互作用研究探索的漫长历史过程。
1849年Willis 提交了第一份关于桥梁振动研究的报告, 探讨了Chester 铁路桥梁塌毁的原因。
在随后的近100 年时间内, 由于当时力学水平、计算技术、方法及手段的落后, 研究中通常将车辆、桥梁简单地瞧作两个独立的模型,在这种模型里,机车车辆被简化成单个或多个集中力,或者将其各种动力因素简化为简谐力,而桥梁被处理成均布等截面梁, 采用级数展开的方法进行近似的求解, 这些方法基本上只能算就是解析或半解析法。
20 世纪60、70 年代以来,电子计算机的出现以及有限元技术的发展, 使得车桥耦合振动研究有了飞速的发展, 从车桥系统的力学模型、激励源的模拟到研究方法与计算手段等都有了质的飞跃, 人们可以建立比较真实的车辆与桥梁计算模型, 然后用数值模拟法计算车辆与桥梁系统的耦合振动响应, 美国、日本、欧洲与国内诸多学者为车桥耦合振动理论的发展做出了重要贡献, 在车辆模型、桥梁模型以及车桥系统耦合振动方面取得了不少成就。
本文就车桥耦合振动的研究思路、车辆分析模型、桥梁分析模型、轮轨接触关系、激励源、数值计算方法 6 个方面, 较系统地阐述了列车~桥梁耦合振动研究的现状与进展, 总结在上述 6 个方面已取得的一些研究成果与结论,同时, 指出目前研究工作中存在的尚待进一步完善的问题, 就如何进一步开展上述领域的研究作了初步探讨。
1 车桥耦合振动研究的现状20 世纪60、70 年代, 西欧与日本开始修建高速铁路,对桥梁动力分析提出了更高的要求; 同时, 电子计算机的出现以及有限元技术的发展, 使得车桥振动研究具备了强有力的分析手段, 这极大地促进了车桥耦合振动研究的向前发展。
基于LSTM的近断层桥梁地震响应和易损性快速预测方法
基于LSTM的近断层桥梁地震响应和易损性快速预测方法目录一、内容概览 (1)1. 研究背景与意义 (2)1.1 桥梁地震响应研究现状 (3)1.2 易损性评估的重要性 (4)1.3 LSTM神经网络模型的应用 (5)2. 研究目标与内容 (6)二、地震工程基础与桥梁结构动力学 (7)1. 地震波特性及传播规律 (8)2. 桥梁结构动力学原理 (9)3. 近断层地震对桥梁的影响 (10)三、LSTM神经网络模型原理及应用 (11)1. LSTM模型概述 (12)2. LSTM模型原理 (13)3. LSTM模型在地震工程中的应用实例 (15)四、基于LSTM的桥梁地震响应预测方法 (16)一、内容概览背景介绍:首先阐述近断层桥梁地震响应预测的重要性和现实意义,介绍现有预测方法的优缺点以及引入LSTM的必要性。
数据收集与处理:明确近断层地震数据和桥梁结构信息的来源,介绍数据采集的原则和方法,以及数据预处理、清洗和标准化等过程。
LSTM模型构建:详细阐述LSTM模型的基本原理和架构,介绍模型参数的选择依据和优化方法。
针对桥梁地震响应预测问题,设计合适的LSTM模型结构。
模型训练与优化:介绍模型训练数据集和测试数据集的划分原则,阐述模型的训练过程、评估指标和优化策略。
对模型的泛化能力进行探讨。
地震响应预测:基于训练好的LSTM模型,进行近断层桥梁地震响应的预测。
包括预测流程、关键步骤和可能遇到的问题。
对预测结果的准确性和可靠性进行评估。
易损性分析:介绍如何利用地震响应预测结果对桥梁进行易损性分析,包括易损性评估指标、评估流程和案例分析。
探讨不同因素(如桥梁类型、地震强度等)对易损性的影响。
方法优势与局限性:总结基于LSTM的近断层桥梁地震响应和易损性预测方法的主要优势,同时分析其局限性,并提出可能的改进方向。
结论与展望:总结全文内容,强调该方法的实际应用价值和未来发展趋势,提出未来研究的方向和挑战。
1. 研究背景与意义随着全球地震活动的不断增强,桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,其抗震安全性能备受关注。
桥梁结构试验检测应变与其挠度检测分析
桥梁结构试验检测应变与其挠度检测分析摘要:社会的发展让人们越来越在意其生活环境的安全性,桥梁作为与人类生活息息相关的建筑,桥梁的结构安全越来越引起人们的注意,因此检测桥梁的安全性变得越来越重要。
在桥梁结构的试验检测中应变和挠度是很重点的因素,正确的检测方法将对整体试验的结果产生直接的影响。
因此本文将讨论和分析桥梁结构试验的这两个量的检测方法,讨论各种方法的原理,比较各自的优势,为以后的测试方法提供一些理论依据。
关键词:桥梁;试验;应变;挠度前言随着社会科技发展的越来越快、越来越有技术含量,人们对环境安全度的要求越来越高,桥梁作为社会交通上极重要的一个建筑,其质量和结构形式越来越引起更多的人的注意,因此研发出高精度的桥梁结构的试验检测方法成为炙手可热的新课题。
应变和挠度是桥梁结构测试要求上非常重要的两个物理量,提高桥梁的安全结构质量可以从这两个物理量出发,研发出合适、精确的检测方法。
本文将分析这两个物理量的新检测方法。
一、桥梁结构实验检测的重要性任何的科学技术的发展都离不开理论与试验的结合,试验是检验理论是否正确的关键部分。
而当今国内的检测试验较发达国家来说相对滞后,因此重点发展桥梁结构试验不但可以加强推进对理论研究的发展,还可以达到加快对实际桥梁建筑行业的促进发展的目的。
当前我国的桥梁结构的试验检测方法大部分还是针对桥梁实体的结构设计模型的试验,这个试验包括前期准备、试验现场和后续数据归整和分析三个阶段,这样是为了校核实体桥梁的最小承载能力是否符合要求,也可以说明桥梁使用和的环境条件,测试实际存在的现役桥梁的使用性能和承载能力的范围,还可以更细致的分析桥梁每部分、每个部件的受力情况,从而能够归纳出受力作用下的桥梁的力学规律。
应变和挠度是桥梁试验检测的重要检测指标,这两个因素测试的准确度将直接影响桥梁性能的判断。
应变是指桥梁受力时,其上任意一点由于受力导致的整体结构的形状或者大小的变化,根据方向的不同可以分为线应变、切应变和点的应变状态。
桥梁挠度仪动挠度检测原理
桥梁挠度仪动挠度检测原理桥梁是连接两个地方的关键交通设施,而保障桥梁结构的稳定性和安全性对于交通运输的顺畅至关紧要。
在桥梁的设计、建设和维护过程中,挠度是一个关键的参数,它反映了桥梁结构在负载作用下的变形程度。
为了准确测量桥梁的挠度,工程师们使用了一种被称为桥梁挠度仪的设备。
本文将介绍桥梁挠度仪的动挠度检测原理,解释其在保障桥梁安全方面的紧要性。
桥梁挠度仪使用传感器来测量桥梁的挠度。
这些传感器通常是位移传感器,如应变计或位移传感器,它们安装在桥梁的关键位置,例如梁底或支座。
传感器测量到的位移信号将被桥梁挠度仪的数据手记系统记录下来。
数据手记系统可以是硬件设备或软件程序,负责接收传感器信号并将其转换为数字信号进行处理。
接下来,测得的位移信号需要进行信号处理,以提取有用的挠度信息。
这可能涉及到滤波、放大和采样等处理步骤,以确保测量结果的准确性和可靠性。
通过这些信号处理步骤,我们能够获得清楚且可靠的挠度数据。
然后,利用测量到的位移数据,我们可以进行挠度计算。
挠度计算可以基于简单的几何关系,例如使用杆件理论,或者基于更多而杂的有限元分析等数值方法。
这些计算方法使工程师们能够准确地了解桥梁的挠度情况,以便评估桥梁结构的稳定性和安全性。
最终,测量到的挠度结果可以通过显示器、打印机或计算机界面等方式进行显示和记录。
这样,工程师或技术人员可以方便地分析和评估桥梁的挠度情况,及时发现任何异常或潜在的结构问题。
这为他们订立维护计划、采取必需的修复措施供应了紧要的依据,以确保桥梁的安全运行。
总结起来桥梁挠度仪的动挠度检测原理是基于传感器测量桥梁的位移信号,经过信号处理和挠度计算,最终得到桥梁的挠度结果。
这项技术成为保障桥梁结构安全的紧要工具,具有以下几个关键优势:1、非破坏性检测:桥梁挠度仪的动挠度检测是一种非破坏性的测量方法,无需对桥梁进行拆除或转变结构,就可以取得关键的结构变形信息。
2、高精度和准确性:通过精准明确的传感器测量和信号处理技术,桥梁挠度仪能够供应高精度和准确的挠度测量结果,帮忙工程师们更好地评估桥梁的结构性能。
桥梁健康监测系统预警阈值设定及分级预警宋宏旭
桥梁健康监测系统预警阈值设定及分级预警宋宏旭发布时间:2021-09-13T04:27:51.417Z 来源:《防护工程》2021年16期作者:宋宏旭胡林洲[导读] 随着我国桥梁建设事业的迅猛发展,尤其是西部山区,由于地形因素的影响,导致路网中桥隧比很高,我们在注重发展建设的同时,更要确保桥梁的运营安全,保障人民的生命财产安全,于此,桥梁健康监测系统应运而生。
本文通过一工程实例,介绍桥梁预警阈值的计算方法以及桥梁安全的分级预警方法。
宋宏旭胡林洲贵州宏信创达工程检测咨询有限公司贵州省贵阳市 550000摘要:随着我国桥梁建设事业的迅猛发展,尤其是西部山区,由于地形因素的影响,导致路网中桥隧比很高,我们在注重发展建设的同时,更要确保桥梁的运营安全,保障人民的生命财产安全,于此,桥梁健康监测系统应运而生。
本文通过一工程实例,介绍桥梁预警阈值的计算方法以及桥梁安全的分级预警方法。
关键词:桥梁工程,健康监测,预警阈值,分级预警一、引言近年来已建桥梁在运营过程中发生特大安全事故的案例屡见不鲜,已建桥梁安全状态的监控已经成为不可或缺的一项工作。
为了保障桥梁工程,尤其是大跨径桥梁的安全运营,国内很多桥梁都安装了健康监测系统,实时获取桥梁的“健康指标”数据。
其中自动预警与安全评估功能是桥梁健康监测系统的核心功能。
安全预警是安全评估的基础,安全评估是安全预警乃至整个桥梁运营管理过程的目的。
二、工程背景(一)桥梁概况本文通过一工程实例,介绍桥梁预警阈值的计算方法以及桥梁安全的分级预警方法。
国内某一座三跨混凝土连续梁桥,上部结构采用(85+152+85)m预应力混凝土现浇箱梁桥,桥面宽13.0m。
(二)监测系统设计本项目健康监测系统主要通过三个方面,即荷载监测、环境监测以及桥梁响应监测方面,对桥梁健康状况进行实时监控。
1.荷载监测本桥在桥头处安装一套车辆动态称重系统,可实时监控并记录通过的车辆数量,以及每辆车的关键参数。
桥梁变形监测现状总结(汇总3篇)
桥梁变形监测现状总结第1篇用基于数据驱动的方法确定关键因素,并基于结构模态参数等关键因素识别的方法对结构有限元模型加以校正。
基于数据驱动的方法主要通过K-均值法、均方差法、熵权法,对不同指标的历史数据进行分类计算,并通过帕累托法实施重要性因素分析计算,再对关键因素加以分析,判断与理论计算或现场试验实测值的差异性。
1.均方差法:即各数据偏离平均数的距离的平均数。
某个指标的标准差越大,表明指标值的变异程度越高,提供的信息量也更多,在综合评价中所起的作用越突出,其权重也越大。
2.熵权法:用熵值来判断某个指标的离散程度,其信息熵值越小,指标的离散程度越大,该指标对综合评价的影响(即权重)就越大;如果某项指标的值全部相等,则该指标在综合评价中不起作用。
均值法:给定的一个含有n个数据点的数据集X及要预定目标的类别数量UK,选取欧式距离作为相似度指标,按照聚类平方和进行选择。
4.差异分析法:对于服从正态分布的不同参数可以采用变异系数或者相关系数。
对于不服从正态分布的不同参数可以采用相关系数。
以某连续梁桥和斜拉桥为例,对其结构响应的重要性采用不同方法进行分析,结果如下所示。
系统聚类法、灰色关联度法分类重要性按由高到低的顺序依次为中跨跨中节点加速度、0#块单元应力、边跨跨中位移、跨中单元应力和跨中位移。
与K-均值法相比,中跨跨中节点加速度重要性排在首位。
通过对主梁、主塔和索力因素地震时程加速度原始数据进行分析,三种方法的结果基本一致,即拉索因素的重要性均位居榜首。
二、基于优化算法的单参数智能预警技术桥梁作为一个复杂的系统,影响其运营安全性的因素众多,其中大多数因素不能通过定量的方法用函数关系表达出来,则多是依靠专家的经验或判断。
同时,对于桥梁的损伤评估,如果不加以分析与简化,即使是经验丰富的专家处理起来也相当的困难。
通过对结构建立有限元计算模型,可对桥梁进行较为详细的受力分析。
但考虑到桥梁在运营中面临着结构、自然、人为和材料等因素的损伤或破坏,在这种情况下,单纯的依靠理想化的理论模型的受力分析进行阈值设定,存在一定的分析缺陷。
基于静、动载荷试验的某大桥性能分析
基于静、动载荷试验的某大桥性能分析文章以贵州某大桥为分析对象,通过有限单元法并结合静、动载荷试验方法,评定该大桥的使用性能。
采用有限单元法分析了桥梁最不利受力面和主桥1阶模态自振频率和主桥前3阶模态振型。
选取该桥拱顶最大正弯矩截面,主拱圈1/4最大正弯矩截面,主拱圈拱脚最大负弯矩截面作为试验加载截面;动载试验选取桥梁拱顶截面和L/4截面进行脉动试验,以测试桥梁结构的动力特性。
标签:有限单元法;静、动载荷试验;弯矩截面Abstract:Taking a bridge in Guizhou Province as an analysis object,this paper evaluates the service performance of the bridge by means of finite element method combined with static and dynamic load test methods. The finite element method is used to analyze the most unfavorable stress surface of the bridge,the natural frequencies of the first mode of the main bridge and the mode shapes of the first three modes of the main bridge. The maximum positive bending moment section of the arch crown,the 1/4 maximum positive bending moment section of the main arch ring and the maximum negative bending moment section of the arch foot of the main arch ring are selected as the test load sections,and the dynamic load test is carried out on the arch top section and L/4 section of the bridge for pulsating test,in order to test the dynamic characteristics of the bridge structure.Keywords:finite element method;static and dynamic load test;bending moment section1 橋梁概况某大桥位于贵州省,桥梁起点桩号K0+122.316,终点桩号K0+213.316,桥梁与河道正交,桥梁全长91.00m,全宽20.5m。
大挠度空间梁的静、动力学建模、分析与计算
综合以上文献的研究埘以看出,建模是基于Hamilton原理或者牛顿第二运动定 律,在考虑到电子大变形掰雩{超稿位移一应变韵鞯线镶菸盛保留撵瞧粱在弯曲变形 黠熬夸熬辫率瓣嚣绞篷磺翡肇疆上接导爨寒豹粱懿丈挠度运动凌力学徽分方程。~ 系列实验和实践表明,保留到二阶或者量阶非线性项的影响所建立的梁的大挠度送 嬲微分方程是瀵怒工程或麓装求豹。
1.2.1静力学方程的求解方法概述
对于大挠度梁结构来说,位移和应变之间的已经不再表示为线性关系。而且由 于梁结构的大挠度变形,位移和应变之间呈非线性关系,刚度矩阵也不再是常数矩 阵,而是单元位移的矩阵函数。几何非线性有限元是在传统方法的基础上,引入了
大挠度空间梁的静、动力学建模、分析与计算
应变与位移之间的几何非线性关系,然后再将系统动力学方程中的非线性项作’近 似变换,非线性项就可以表示为与节点位移有关的几何刚度矩阵㈣㈣,即
influence of the nonlinearity is obvious,the conclusion drawn from the present method is
same the
to the conclusion ofthe other correlative literatures。
桥梁结构安全智能感知监测预警关键技术研发及工程应用
桥梁结构安全智能感知监测预警关键技术研发及工程应用下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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钢-混组合梁桥跨中下挠原因与解决方案探究
钢-混组合梁桥跨中下挠原因与解决方案探究摘要:钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。
它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件(栓钉、槽钢、弯筋等),抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移,使之成为一个整体而共同工作。
钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它兼有钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,适合我国基本建设的国情,是未来结构体系的主要发展方向之一,但大量实例证明,钢-混组合梁普遍存在主梁下挠以及涂层劣化、钢箱梁腐蚀、疲劳开裂、构件变形、构件连接缺陷等病害。
因此,本文通过工程实例剖析钢-混组合梁跨中下挠的成因,并提出了有效的下挠主动控制方法,对钢-混组合梁桥今后的应用与发展提供一些参考。
关键词:钢-混组合梁桥;下挠;成因分析;控制方法;解决办法1、引言钢-混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比,可以减轻结构自重,减小地震作用,减小截面尺寸,增加有效使用空间,节省支模工序和模板,缩短施工周期,增加梁的延性等。
同钢梁相比,可以减小用钢量,增大刚度,增加稳定性和整体性,增强结构抗火性和耐久性等。
钢-混凝土组合梁桥在现实中应用非常广泛,在大量的实践中,工程师们获取了许多的经验。
但在钢-混凝土组合梁桥的使用过程中,随着跨度增加,主梁的下挠问题日益突出,已具有广泛的普遍性,严重影响到这一桥型的继续发展。
2、钢-混组合梁桥跨中下挠成因分析钢-混组合梁下挠的影响因素较多,成因也较为复杂。
在成因分析过程中,不能将主梁下挠进行孤立的研究,而是需要将其他病害联系起来,作为一个系统,全面的进行剖析。
由于钢材刚度弱加之混凝土收缩徐变导致钢混组合梁变形不可避免。
另外在梁体变形下挠后引起的内力重分布会使得箱体局部区域存在受拉情况。
在拉应力反复作用下,容易导致主梁最薄弱的地方容易出现疲劳开裂,经过整个服役过程中疲劳损伤的不断累积,导致裂纹持续扩展而引发构件失效。
钢-混组合梁主梁下挠是一个长期困挠工程师的难题,严重制约了这种桥型的发展,经过大量的计算与实验分析,总结出以下5大成因:(1)钢混组合结构的计算模型与实际的情况,存在差异。
基于施工控制的桥梁施工技术研究
基于施工控制的桥梁施工技术研究摘要:本文基于笔者多年从事桥梁施工技术的相关工作经验,以基于施工控制的桥梁施工为研究对象,探讨了施工控制约束下的桥梁施工技术思路,桥梁施工监控目的就是地确保施工安全的前提下,通过计算分析现场监测、参数识别、模型修正、控制立模标高等手段,确保桥梁成桥线形及受力状态符合设计要求,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词:高墩大跨悬臂施工施工控制连续梁桥1连续梁桥施工控制的目的、内容1.1施工控制的目的对分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说,施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算,确定出每个悬臂节段的标高,并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整,以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。
桥梁施工监控目的就是地确保施工安全的前提下,通过计算分析现场监测、参数识别、模型修正、控制立模标高等手段,确保桥梁成桥线形及受力状态符合设计要求。
1.2施工控制的内容大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控包括两个方面的内容:变形监控和内力监控。
变形监控就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一节段更为精确的施工做好准备工作。
关于监控方法,针对不同情况亦必然有所差异。
内力监控是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力,尤其是合拢时间的控制,使其不致过大而偏于不安全,甚至在施工过程中造成主梁破坏。
2 施工控制的方法连续梁桥是施工、监测、识别、调整、预告、施工的循环过程,其实质就是使施工按照预定的理想状态(主要是施工标高)顺利推进。
而实际上不论是理论分析得到的理想状态,还是实际施工都存在误差,所以,施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整,对结构未来做出预测。
基于深度学习与反演优化分析的桥梁局部损伤识别方法研究
2023《基于深度学习与反演优化分析的桥梁局部损伤识别方法研究》CATALOGUE 目录•研究背景与意义•国内外研究现状及发展趋势•研究内容与方法•基于深度学习的损伤特征提取与分类模型构建CATALOGUE 目录•基于反演优化的损伤定位与损伤程度估计•实验与分析•结论与展望•参考文献01研究背景与意义研究背景桥梁是交通基础设施的重要组成部分,局部损伤会影响桥梁的安全和稳定性,因此需要进行及时检测和识别。
传统的桥梁损伤识别方法通常需要耗费大量时间和人力,且对于复杂的桥梁结构往往难以准确识别出损伤部位。
随着深度学习技术的不断发展,其在图像处理、语音识别等领域的应用取得了显著成果,因此可以考虑将其应用于桥梁损伤识别领域。
010203通过基于深度学习与反演优化分析的桥梁局部损伤识别方法研究,可以有效地提高损伤识别的准确性和效率。
该研究可以为桥梁维护和修复提供及时、准确的依据,保障桥梁的安全和稳定性,具有重要的实用价值。
该研究还可以为深度学习技术在其他工程领域的应用提供有益的参考,推动该技术的进一步发展。
研究意义02国内外研究现状及发展趋势国内桥梁损伤识别方法的研究起步较晚,但近年来发展迅速。
国内研究现状目前,国内主要的研究机构包括清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学等,这些机构在桥梁损伤识别方法的研究方面取得了一定的成果。
其中,清华大学在基于信号处理和模型预测的损伤识别方法方面取得了较为显著的成果;同济大学在基于图像处理和深度学习的损伤识别方法方面进行了较为深入的研究;哈尔滨工业大学则在基于振动分析和反演优化的损伤识别方法方面取得了一定的进展。
010203国外在桥梁损伤识别方法的研究方面比国内早,且研究范围广泛。
国外研究现状目前,美国、欧洲和日本等国家在桥梁损伤识别方法的研究方面处于领先地位。
美国加州大学伯克利分校在基于声发射技术和信号处理的损伤识别方法方面取得了较为显著的成果;欧洲的瑞士联邦理工学院在基于图像处理和深度学习的损伤识别方法方面进行了较为深入的研究;日本的东京大学则在基于振动分析和反演优化的损伤识别方法方面取得了一定的进展。
桥梁施工阶段质量监测的相关内容
桥梁施工阶段质量监测的相关内容桥梁施工阶段质量监测的相关内容桥梁施工中,由于受气候、环境因素的影响,结构材料会被腐蚀和逐渐老化,长期的静、动力荷载作用,使其强度和刚度随着时间的增加而降低。
这不仅会影响行车安全,更会使桥梁的使用寿命缩短。
对桥梁结构的质量状况进行检测与监测,并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。
桥梁质量监测具有十分重要的作用。
桥梁质量监测的概念桥梁质量监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估,为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号,为桥梁维护维修与管理决策提供依据和指导。
桥梁质量监测的内容◎施工阶段的质量监测内容大跨桥梁结构由于在施工阶段受到施工荷载或自然环境因素的影响而使结构变形或受力与成桥状态的设计要求不符,因此为确保施工中桥梁结构的安全和保证结构物的外形和内力状态满足设计要求,需在施工中对其进行质量监测。
其监测的主要内容有:1、几何形态检测.主要是获取已经完成的结构实际几何形态参数,如高程、跨度、结构或缆索的线形、构造物的变形和位移等.2、桥梁结构的截面应力监测。
这是桥梁施工阶段安全监测最重要的内容,包括混凝土应力、钢筋应力和钢结构应力的监测,它是桥梁施工过程的安全预警系统。
3、索力监测。
大跨径桥梁采用斜拉桥和悬索桥等缆索承重结构越来越普遍,斜拉桥的斜拉索、悬索桥的主缆索及吊索的索力是设计的重要参数,也是桥梁安全监测的主要监测内容.4、预应力监测.主要对预应力筋的张拉真实应力、预应力管道摩阻导致预应力损失以及永久预应力值进行监测。
5、温度监测.对大跨径桥梁,特别是斜拉桥或悬索桥,其温度效应十分明显,斜拉桥的斜拉索随温度变化的伸缩,将直接影响主梁的标高;悬索桥主缆索的线形也将随温度而变化,此时对温度进行监测十分必要.6、下部结构的监测。
对于斜拉桥和悬索桥等特大型桥梁,其构筑物基础分布集中,荷载集度通常非常大,因而必须对地基的内外部变形、地锚的应力以及主塔桩基的轴力等进行监测.桥梁监测方法◎基于动力的质量监测方法目前研究中的大部分桥梁结构质量监测方法,集中于使用动力响应来检测和定位损伤,因为这些方法是整体的检测方法,可以对大型的结构系统进行快速的检测。
桥梁静载试验下应变和挠度的研究
桥梁静载试验下应变和挠度的研究摘要:在我国国民经济和科学技术持续发展背景下,我国的城市现代化水平也在不断的提升,我国也加大了对桥梁、道路等基础设施建设的投入力度,在一定程度上也推动了我国桥梁建筑行业的发展,相对桥梁施工安全和质量也提出了更高的要求,在对这些新建和运营中的桥梁开展性能检测时,通常情况下可以通过静载试验的方式,对建筑结构的实际刚度和强度进行检验,以确保桥梁施工符合相关设计和建设要求,也进一步提高桥梁质量、安全。
基于此,对桥梁静载试验下应变和挠度展开研究。
关键词:桥梁;静载试验;应变;挠度;研究随着近几年我国桥梁事业不断的发展,人们对桥梁质量和安全也提出了更高的要求,桥梁检测在桥梁工程健康、持续发展中的重要性也日益凸显。
对桥梁进行检测主要是针对新建或者是运营中的桥梁,其检测的内容主要是桥梁受力性能和桥梁的实际承载能力,通过检测判断其修建质量、安全和性能是否满足设计、施工要求[1]。
在本文中,结合实际工程案例,对桥梁开展静载试验研究,并详细阐明试验中需要注意的事项,并将试验检测结果作为桥梁验收、后期维护的有效参考依据。
1桥梁静载试验对桥梁开展静载试验主要是按照预定试验目的和方案,使得静止荷载在制定桥梁的位置发挥作用,并观察桥梁结构是否出现位移、应变、裂缝等问题,然后根据相关规范指标,判定桥梁结构在荷载作用下的实际工作性能。
通过对桥梁进行静载试验也可以解决以下问题:(1)检验桥梁结构的设计及实际施工质量,确保其结构的安全、可靠性;(2)对桥梁结构的设计理论和计算方法进行验证,并在此基础上完善和优化;(3)准确掌握新建、运营桥梁结构的实际工作性能[1-2]。
2工程案例2.1概况分析某一新建桥梁设计的速度为45km/h,等级为城市干道,荷载为公路-I级,其中该桥梁的上部结构跨径布置为330m,整体桥梁分为两幅进行布置,其中左幅主要是330.50m的混凝土现浇筑的箱梁,而右幅主要是327.25m的预应力连续性浇筑箱梁[2]。
基于ABAQUS的桥梁三维仿真及分析
最后,根据仿真分析的结果,可以对重力坝的结构安全性进行评价。根据重 力坝的响应情况,可以对其在地震作用下的稳定性、损伤情况以及可能的破坏模 式进行评估。这些信息对于结构的优化设计、地震灾害的预防和控制具有重要的 意义。
总结来说,基于ABAQUS的混凝土重力坝地震响应仿真分析是一种有效的数值 模拟方法,它可以模拟重力坝在地震作用下的真实响应情况。通过这种方法,我 们可以更好地理解重力坝的地震行为,为其设计和优化提供重要的依据。
裂纹扩展仿真软件基于ABAQUS平台开发,它采用了先进的有限元方法对裂纹 的扩展过程进行模拟。该软件可以处理各种材料的裂纹萌生和扩展问题,包括金 属、混凝土和复合材料等。此外,该软件还支持多种裂纹扩展准则,如最大主应 力准则、能量释放率准则等。
与传统仿真方法相比,该软件具有以下优点:
1、更加精确:该软件考虑了裂纹面的相互作用,可以准确地模拟裂纹的扩 展行为。
其次,在对重力坝进行地震响应分析时,需应用地震波输入。在ABAQUS中, 可以通过地动位移边界或地震波函数来模拟地震输入。根据地震波的特性,可以 将其输入到模型的底部边界,以模拟地震对重力坝的作用。
在模拟过程中,需要对模型进行求解计算。ABAQUS提供了多种求解器选项, 可以要对模型的 响应进行监测,以了解重力坝在地震作用下的变形、裂缝扩展等情况。
2、适用范围广:ABAQUS支持多种物理场的模拟分析,可以广泛应用于各种 类型和规模的桥梁分析。
3、自动化程度高:ABAQUS提供了丰富的用户界面和强大的自动化功能,使 得仿真过程变得简单便捷。
4、定制化程度高:ABAQUS允许用户根据具体需求自定义分析流程和参数设 置,具有很高的灵活性。
5、前后处理功能强大:ABAQUS具备强大的图形处理和可视化功能,可以方 便地创建和修改模型,同时还能直观地展示分析结果。
[原创]规范长期挠度
大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的长期挠度预测探讨提高对混凝土收缩徐变的长期挠度预测精度,是大跨度桥梁设计中要解决的一个关键问题。
根据已测得的虎门大桥连续刚构桥挠度长期观测数据,建立有限元模型,分阶段对大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的徐变变形进行理论分析。
探讨主梁上下缘应力差与结构徐变的关系。
拟用文献[1]提供的某主跨270m连续刚构桥挠度长期观测的实测数据,考虑新规范中的可变作用准永久值对理论徐变计算值进行验证,通过有限元分析对成桥后的长期徐变变形给出较准确的预测,并得出挠度长期增长系数,为此类桥梁的长期挠度预测提供依据。
(公路交通科技2007年24卷1期)全预应力混凝土梁的长期变形计算关于全预应力混凝土梁长期变形的设计计算问题,现行TB10002.3—99《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中尚无明确条款。
对此,基于大型商用软件SOFISTIK的计算结果,重点研究了预应力度、混凝土强度等级以及综合配筋指标等设计参数对全预应力混凝土梁长期变形的影响,指出按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(2002送审稿)》和现行GB50010—2002《混凝土结构设计规范》的计算结果偏于不安全。
提出了全预应力混凝土梁的长期变形增长系数需按混凝土龄期分时段取值的设计建议。
(城市轨道交通研究-2006年6期)高强混凝土在长期荷载作用下的变形对两根高强钢筋高强混凝土梁和两根预应力高强混凝土梁在长期荷载作用下的变形进行了试验研究,同时用计算机对两种构件的长期变形进行了模拟分析,计算中考虑了弯曲变形,剪切变形和高强混凝土徐变及收缩的影响,与试验结果吻合良好,最后对长期变形的θ值提出了修正建议。
(工业建筑,2002年3期)预弯预应力混凝土受弯构件的挠度计算基于6根模型试验梁和1根足尺实梁的试验结果,对预弯梁的挠度计算问题进行了探讨,给出了与现行桥规中挠度计算方法相一致的计算公式,以便于设计应用,计算结果与试验值吻合较好。
动挠度与桥梁健康监测
乔丽霞:动挠度与桥梁健康监测动挠度与桥梁健康监测乔丽霞(河北工业大学,天津300000)【摘要】对动挠度和桥梁健康监测的应用、重要性做了详细的介绍,明确了动挠度在桥梁健康监测中应用的必要性、可行性。
将挠度的理论分析与有限元分析相结合,得出了一些关于动挠度的结论。
在动挠度研究的基础上,提出了桥梁健康监测的模型,可以使动挠度理论更好的应用于桥梁健康监测。
【关键词】有限元;动挠度;健康监测【中图分类号】TU375.1【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2012)12-0077-020引言桥梁是公路交通的重要组成部分,是路网中的重要环节,在交通系统中起着至关重要的作用。
桥梁作为重要的交通设施,对于保证和促进社会经济发展起着基础性的作用。
在桥梁健康监测系统及荷载试验中,变形是一个极其重要的指标。
挠度作为变形的一种描述形式,可以评价桥梁质量及运营状态,反映桥梁的刚度,是桥梁整体变形最明显的反应。
尤其是桥梁的动挠度,更是对桥梁刚度最为实时的反应,是桥梁在车辆荷载作用下最为真实的反应。
在车辆荷载作用下,桥梁结构将产生比相同静荷载作用下更大的变形和应力。
因此,对动挠度进行研究有着重要的科研价值和实用价值。
桥梁健康监测是集结构监测、环境监测、交通监测、设备检测、损伤诊断、结构评估、损伤预警和桥梁养护管理于一体的多功能综合系统[1]。
桥梁健康监测系统的出现主要有三方面的原因:①路网中相当大一部分桥梁的服役期已不短,且存在很大的安全隐患;②继续使用原有的桥梁的管理方法管理桥梁,已不能满足日益增长的交通量对桥梁的要求;③需要养护的桥梁越来越多,而我国经济实力有限[2]。
桥梁健康监测的作用主要体现在三个方面:①对桥梁结构的工作状态进行监测与评估;②对现有桥梁的设计理论进行验证;③改进现有的设计规范,促进桥梁的研究与发展[3]。
1挠度计算截面的挠度即梁横截面的形心沿垂直于梁轴方向的位移,是衡量梁变形的基本量之一。
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基于关键截面动挠度分析的桥梁预警模型和分级设置研究
张裔佳
(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 重庆 400016)
摘要:本文通过动挠度理论分析和有限元仿真等手段获取各种冲击荷载作用下桥梁结构动力响应的动挠度的信号,获得桥梁结构动力响应的安全阀值,创建基于动挠度的安全预警模型和预警分级设置。
关键词:动挠度;预警设置;桥梁健康监测
1、引言
桥梁的动挠度是对桥梁刚度最为实时的反应,是桥梁在车辆荷载作用下最为真实的反应。
桥梁主要截面的挠度是评价桥梁质量(刚度)及运行状态的重要指标之一,动挠度能更准确、更直接的反应桥梁的动态响应和动态刚度。
所以对动挠度进行研究,可以更好的评估运营桥梁的健康状况,及时、准确的发现桥梁病害,保证桥梁的运营安全。
通过对动挠度进行数值分析,可以得到车辆荷载的冲击系数和桥梁结构的内力分布情况,从而对桥梁的整体性和劣化部位做出判断。
对动挠度进行统计分析,可以得到桥梁的周期变化规律,从而为桥梁设计和规范修订提供参考。
2、有限元建模及荷载工况分类
2.1 工程有限元建模
本文以云南蒙新高速公路黑冲沟特大刚构桥左幅桥为研究模型。
左幅桥主桥上部结构为98+180+98m三跨预应力混凝土连续刚构,桥梁全长397m。
箱梁采用竖直腹板的单箱单室结构,箱梁顶板宽度为12.5米,箱体宽度为6.5米。
两端及中跨跨中梁高3.2米,墩顶根部梁高10.8米,其余主梁梁高变化采用1.8次抛物线。
箱梁合拢段底板厚度32厘米,墩顶底板根部厚度120厘米,厚度变化采用1.8次抛物线变化。
箱梁腹板厚度采用50、60厘米,仅在主梁零号块为90厘米。
箱梁采用50号混凝土。
主梁悬臂浇注梁段划分长度依次为13.0米0号块+6×3.5米+7×4.5米+6×5.0米,合拢段采用2.0米。
边跨现浇段长7.0米,上部构造为全预应力混凝土。
主墩采用空心薄壁墩,桥墩的横向宽度与桥同宽为6.5米。
每个墩下均有一尺寸为14×14×9.45米的承台,主桥支座采用GPZ4500型盆式橡胶活动支座(单
向及双向)。
采用有限元软件(midas civil)将黑冲沟特大桥左幅离散成160个单元,173个节点,起始节点为1。
有限元模型如图1所示。
图1 有限元模型
2.2 荷载工况分类
动挠度与车辆荷载、车辆类型、路面情况、桥梁健康等诸多因素有关,但起关键作用的还是车辆荷载和桥梁的健康状况;而车辆荷载则包括车辆速度和车辆重量,本次模拟主要针对车辆重量对桥梁的影响,设定车辆速度在所有工况下都保持一致。
模拟实验采用冲击荷载模拟货车与桥面作用形式,以获取刚构桥的动挠度。
冲击荷载的形式为三角形荷载,如图2所示。
荷载采用单辆车辆的形式进行施加,而根据《公路桥涵设计通用规范》中对桥梁车辆荷载等级的规定,公路-Ⅰ级车辆荷载总重为55t,高等级公路桥梁车辆总重限载也为55t,故规定超载阈值为55t。
因此,本次模拟试验荷载分成三类工况:
第一类,模拟正常运行工况下,定为45吨的货车冲击作用;
第二类,模拟超载规定的阈值,定为55吨的货车冲击作用;
第三类,模拟超载的情况,定为65吨。
分别获取各种工况下的刚构桥挠度动力响应信号。
1t 2t
图2 车辆荷载近似为三角形荷载
在计算结构动态响应时,时间步长t Δ的选取是否合适,对计算结果能否反映结构响应特征产生很大的影响。
如果时间步长t Δ太大,有可能得到完全失真的响应曲线。
在如图3所示的响应曲线中,如果步长不当,将会得到如虚线所示的错误的响应曲线。
时间步长的选取,应根据动态响应的最高阶振动周期频率来确定。
由于三点确定一条抛物线,因此为了真实描述结构动态响应,在一个振动周期中应至少取十个点。
如果设T 是结构振动的周期,f 是结构振动的频率,那么结构动态响应计算的时间步长应取为:
11010T t f
Δ<=
图3 步长对响应曲线的影响
因此,尽管时程分析与特征值分析可以同时进行,但为了查看最高阶振型的周期和振型参与系数,这里先进行特征值分析。
通过有限元特征值分析,得到结构前八阶模态的周期与振型,如图4所示。
图4 前八阶模态的周期与振型
可以得到结构的第八阶周期为0.358s,所以采用时间间隔为0.04s。
21t t 、的大小由车本身的特性决定,且只考虑单辆货车动荷载作用于桥跨中部61号测点,假定货车对作用点12=s 0.4t t s =0.2,。
获取15号、50号和61号监测点的动挠度响
应,监测的点布置如图5所示。
图5 测点布置图
2.3 不同工况下的动挠度-时间曲线
对黑冲沟特大桥左幅桥进行动挠度有限元分析,并提取在45吨、55吨和65吨的货车荷载作用下跨中关键截面15号、50号和61号监测点的结构动力响应动挠度的信号,如图6所示。
(a)45吨货车荷载作用下的动挠度
(b)55吨货车荷载作用下的动挠度
(c)65吨货车荷载作用下的动挠度
图6 各工况下的动挠度曲线
3、预警控制指标
控制指标对桥梁结构健康诊断具有特殊意义,在监控桥梁结构安全运行中起着重要作用。
依据控制指标可以及时、简便地判断桥梁结构的健康状况。
动挠度是监测、诊断桥梁结构健康的最主要、最直接、最有效的监测量,是桥梁结构在各种荷载组合作用下的综合反映。
根据结构破坏的理论,确定动挠度的一级、二级、三级监控指标1m Δ、
2m Δ、3m Δ,0Δ表示桥梁结构动挠度监测值。
则动挠度的诊断控制准则如下:
①01m Δ<Δ,则桥梁结构动挠度正常,桥梁结构处于健康状态,无超载车辆。
②若102m m Δ<Δ<Δ,则桥梁结构动挠度较正常,桥梁结构处于正常状态,无超载车辆。
③若203m m Δ<Δ<Δ,则桥梁结构动挠度异常,桥梁结构处于病态,有超载车辆。
④若03m Δ=Δ,则桥梁结构处于病重状态,有超载车辆。
4、预警分级设计
将动挠度监测值0Δ与动挠度的一级、二级、三级监控指标1m Δ、2m Δ、3m Δ进行比较,划分出动挠度的预警等级,也划分出触发视频监拍系统的等级。
①正常状态(绿色)。
监测值满足公式(1-1),监测发现没有影响安全的隐患异常荷载,则桥梁结构健康诊断等级为正常,无超载车辆通过,不触发视频监拍系统。
m 20Δ<Δ (1-1)
②一级预警(黄线)。
监测值满足公式(1-2),监测发现存在影响安全的隐患
异常荷载,影响到结构强度,则桥梁结构健康诊断等级为黄色预警,通过的超载车辆等级较高,触发视频监拍系统。
m m 302Δ<Δ≤Δ (1-2)
③二级预警(红线)。
监测值满足公式(1-3),监测发现严重危及桥梁结构安全的异常荷载,则桥梁结构健康诊断等级为红色预警,存在影响桥梁安全的超载车辆,立即触发视频监拍系统。
m 30Δ≥Δ (1-3)
依据挠度曲线可以得到动挠度最大值和衰减情况,根据预警分级设计,以61号监测点(大桥中跨1/2处)为例,规定车辆冲击荷载45t 对应结构响应动挠度为m 1Δ,车辆冲击荷载55t 对应结构响应动挠度为m 2Δ,车辆冲击荷载65t 对应结构响应动挠度为m 3Δ。
则一级预警(黄线)和二级预警(红线)的设置值如下表所示: 预警级别
位置 阀值(mm) 区间(mm) 一级预警
(黄线)
中跨L/28.793,-8.746 8.793<0Δ<10.39; -10.34<0Δ<-8.746 二级预警
(红线) 中跨L/210.39,-10.34 0Δ>10.39;
0Δ<-10.34
5、结论
通过对桥梁关键截面动挠度分析,以及对桥梁预警模型和分级设置研究,本文得到的主要结论有:
(1)随着货车荷载的增加,各测点的结构动挠度幅值也逐渐增加,结构动挠度变化能够实时反映结构所受荷载的变化情况。
(2)通过对黑冲沟特大桥左幅桥进行动挠度有限元分析,提出了三级预警体系理论。
设定55吨车辆冲击荷载为临界阈值状态,确定超载车辆动挠度响应阈值,可实现刚构桥结构安全风险追溯,并及时的发现超载情况。
参考文献:
[1]中交公路规划设计院.JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].北京.人民交通出版
社.2004
[2]中交公路规划设计院.JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北
京.人民交通出版社.2004
[3]周应新,共放鸣,张汝文,岳锐强,日向洋一,刘斌.连续刚构桥梁动静态长期监测系统
研制.公路:2010年第05期
[4]王希.由车辆响应识别桥梁固有频率的方法研究.中南大学学位论文.2009。